下面我們詳細說一說ECO船級符號的一些要求。
氮氧化物排放
對于氮氧化物排放的要求,適用于單體輸出功率在130千瓦以上的柴油機。但是需要注意一點,如果僅作為應急使用的柴油機不在這個范圍內(這一部分與MARPOL附則VI的要求一致)。另外,這一部分對于鍋爐,焚燒爐以及燃氣輪機并沒有特殊的要求。
如何界定柴油機是否需要符合MARPOL附則VI中氮氧化物相關的排放限制的要求呢?第一看船舶建造日期(鋪龍骨日期),第二看主機安裝上船日期。
安裝在2011年1月1日以前建造的船舶上的柴油機,同時不超過MARPOL附則VI中Tire I限制的80%,可以授予NOX-1附加標志;
安裝在2011年1月1日以前建造的船舶上的柴油機,同時不超過MARPOL附則VI中Tire II限制的80%,可以授予NOX-2附加標志;
任何時間安裝上船的柴油機,如果符合MARPOL附則VI中Tire III的限制要求,即可授予NOX-3附加標志。
對于符合排放限制的柴油機,勞氏會頒發EIAPP證書。
對于如何獲得EIAPP證書的細節和柴油機排放限制的相關內容,這里就不做討論了。
目前對于氮氧化物的控制,有以下幾種方法:
1. 高壓噴射,縮短噴油持續周期。
將燃油噴射壓力提高到150兆帕以上,可以有效地改善燃油霧化質量,同時增強了噴射能力,缸內進氣量增加導致加快了燃燒速度,并且推遲了整個燃燒過程。由于燃油噴入氣缸內之前已經得到了充分的壓縮,所以在第二沖程(四沖程柴油機)臨近結束時壓力和溫度升高,從而使燃油噴入后的滯燃期縮短,燃燒速度和放熱率降低,燃燒室內火焰溫度下降,氮氧化物的生成率和排放率得到了有效地控制。
2. 直接噴水。
瓦錫蘭研發了一種通過缸內直接噴水的技術來降低氮氧化物的排放。基本原理是設計了同時噴油和水的復合型噴油器。通過噴水,降低了缸內燃燒溫度,可以減少50%左右的氮氧化物排放。這種類型的柴油機的燃油噴射系統和常規機型沒有不同,噴水系統和噴油系統完全隔離,停止噴水時對機器的運轉沒有影響。
與這種原理相類似,另外一種方法則是在燃油內加入水和乳化劑制成乳化燃油。燃燒時也會降級最高燃燒溫度,抑制氮氧化物的生成。同時乳化燃油還可以增加著火延遲時間,提高預混燃燒比例,從而減少了氮氧化物的排放。
但是以上兩種方法會導致燃燒不完全,柴油機功率降低,燃油消耗增加。所以通過這兩種方法降低氮氧化物排放方式時,需要調和進氣富氧和燃料加水的比例。
3. 廢氣再循環技術。
這種技術通過引入一部分廢氣進入氣缸,降低缸內含氧量;或者通過再循環的廢氣降低缸內最高燃燒溫度。這兩個辦法都會減少氮氧化物的生成。與此同時,泵吸收損失,冷卻散熱損失,以及燃燒產物離解反應降低,油耗降低。
一般來說,廢氣循環賄賂一般有高壓廢氣再循環回路和低壓廢氣再循環回路兩種。
以上這些屬于機內控制,并不能完全起到凈化效果。因此對以排出燃燒室但尚未排放到大氣中的廢氣進行處理,采取機外控制技術顯得很有必要。這種手段主要是通過催化轉化技術。
在這些技術中,目前最有效,最成熟的手段是選擇性還原催化。利用氨有選擇的對氮氧化物進行還原反應,生成對環境無害的氮氣和水蒸氣。
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這種技術對排煙溫度有比較高的要求,需要限制在300到500攝氏度左右。溫度過低,容易生成硫酸銨吸附在催化劑載體表面,降低催化效果;溫度過高,則會生成一氧化氮。
優點:可以減低90%左右的氮氧化物排放,從而滿足相關法規的要求。另外,還不會造成油耗增加和排氣黑煙增加。不存在最終排放物的清理問題,還具有降低噪音的效果。
缺點:體積大,價格昂貴。除此之外,氨的泄漏和新的反應物的出現使這種技術也存在著潛在的污染和毒害危險。堿性物質,蒸汽,重金屬等會降低催化劑的效能。如果柴油機使用了高硫份燃油,還會生成硫酸銨堵塞催化劑。
硫氧化物排放
對于低硫油,相關的法規有如下幾個:
1. MARPOL附則VI;
2. 歐盟EU Low Suplhur Directive 2005/33/EC以及2012/32/EC
3. 美國加利福尼亞空氣資源委員會(California Code of Regulation Titles 13 and 17,CARB法規)
其中2和3不屬于公約,是歐盟和美國為了維護本國利益出臺的地區性法規,其中的某些標準要高于MARPOL的相關要求。
勞氏ECO船級符號要求低硫油的含量不超過3.00%m/m。
而上述法規中要求的0.1%m/m標準如下:
1. MARPOL附則VI,硫含量低于0.1%m/m,取樣按照MEPC.182(59);
2. EU法規,參考ISO8217,取樣按照MEPC.182(59);
3. CARB法規,船用汽油,對應ISO8217中規定的DMA級餾分油;船用柴油,對應ISO8217中規定的DMB級餾分油。
低硫燃油價格高。 因此,當前最普遍和有效的作法是,SECA區域以外燃用高硫燃油, 進入SECA區域燃用低硫燃油。
低硫燃油的一些特性
(1)低硫燃油硅、鋁含量較高
現代石化工業,為了提高輕質燃料油的產量,采用催化裂化技術, 原油煉制過程中加入含有硅和鋁元素的催化劑。 殘渣油中催化劑的硅、鋁顆粒很難全部分離出來。硅和鋁顆粒會像磨料一樣,導致進入燃油系統加速高壓油泵柱塞套筒偶件磨損、出油閥卡阻、噴油器針閥磨損;如果直接接觸缸套、活塞環,嵌入生鐵的石墨基結構中加劇磨損,嚴重時甚至拉缸、活塞環斷裂、掃氣箱著火、增壓器喘振、增壓器軸承損壞等,威脅船舶安全。
低硫燃油硅和鋁含量有時超過25ppm, 而高硫燃油的硅和鋁含量通常小于15ppm(ISO8217限定最高80ppm)。
(2)低硫燃油含硫量低,應使用總堿值低的氣缸油。
燃用低硫燃油而使用高堿值氣缸油, 氣缸油中多余的堿性物質會濃縮并黏附在缸套內壁上破壞缸套潤滑油膜的完整性,加劇缸套、活塞環磨損,嚴重時導致拉缸、活塞環斷裂等故障。
目前已經有一些船舶配置了專用的油艙。
下次聊冷藏系統。